[发明专利]用于显微光刻投影系统的远心性校正器

说明书

技术领域

本发明涉及投影系统的照明装置，具体涉及用于将掩模板、掩模或其它图案形成器的图像中继到诸如用于制造包括平板显示器、印刷电路板以及微机械器件的半导体器件或其它集成电路的光敏衬底上的显微光刻投影系统的照明装置。

背景技术

显微光刻投影系统的投影透镜一般至少在图像空间中是远心的，因此所投影的图像对聚焦误差不那么敏感，例如通过焦深保持相同的放大率。尤其当提供部分相干照明时，对远心性的设计考虑扩展到投影透镜的照明装置的性能方面。投影系统的有效远心性因此由照明装置在投影透镜的像平面处的辐射角分布决定。在远心图像空间中，像点处的辐射角分布内的能量质心垂直于像面延伸。位于投影透镜的物面处的照明装置像面与照明装置形成的均匀发光面一致。通过将诸如万花筒(kaleidoscope)的输出面的可调节刃或边缘的视场光阑成像到照明装置像面上，均匀发光场一般被限制在照明装置内。

无论投影透镜是单远心(像空间中的远心)还是双远心(像空间和物空间二者中的远心)，照射掩模板或掩模图案上的场点的主光线到达衬底上与衬底表面垂直的共轭场点。诸如通过掩模或掩模板在物空间内的轴向平移，可制造与掩模板或掩模的物空间中的远心性的偏离以支持放大率调节。照明装置的像面处的照明图案可被设置成匹配与投影透镜的物面中的远心性的所需偏离，以在投影透镜的像面内保持远心性。

对于一些投影透镜，即使是设计用于在物空间以及像空间中标称远心的那些投影透镜，其照明装置的输出处也需要与远心性的复杂或较高阶的偏离，以在投影透镜的像空间中实现所需远心性。所需的与照明装置的像空间中的远心性的偏离会对照明装置设计增加相当大的复杂性，且会扰乱发光均匀性，而发光均匀性是投影透镜的像面处所需的。

发明内容

根据本发明的一种照明装置内的远心性校正器可用于在投影透镜的物空间中匹配如在投影透镜的像空间内实现所需程度的远心性的复杂或较高阶的远心性偏离。对复杂或较高阶远心性偏离的需求会因为投影透镜的设计而产生，或因为实现该设计的限制或误差而产生。根据投影透镜的设计已知的物空间远心性偏离可被纳入远心性校正器中作为投影透镜系统的一部分。实际上，远心性校正器的附加设计自由度可被纳入投影系统的整体设计中，以使投影透镜的像面处的远心性需求与同一像面处的辐射均匀性需求平衡。

一旦建立该投影系统，就可补充、进一步修改该远心性校正器或用新的远心性校正器替换该远心性校正器，以补偿在投影系统使用期间产生的系统误差。例如，可对投影透镜的像空间中的辐射进行测量，以记录该像面上和焦深中的位置或强度波动。替代地，光敏衬底中的辐射结果可被用于推断远心度和辐射均匀度。

优选位于毗邻投影透镜的物空间的照明装置的像空间中的远心性校正器可制作成具有一个或多个校正光学表面的板形，用于根据相对于照明装置的光轴的径向距离或方位角使其通过不同角度局部地折射光。一般而言，可通过对校正表面斜率的局部调节来实现远心性校正，该校正表面可被集成以形成连续的非球面表面。调和局部斜率变化所需的非球面表面上的斜率变化率也可被控制成影响非球面表面上的输出功率变化，这可用作投影透镜的像面处的均匀性校正。校正表面的局部斜率调节类似于向校正表面添加小棱镜，这些小棱镜局部地重定向光束的各分段，从而在照明装置的像面处产生远心性变化。对斜率变化率的调节类似于向校正表面添加小透镜，这些小透镜局部地会聚或发散光束的各分段，从而在照明装置的像面处产生局部的辐射变化。

按照一阶导数(斜率)和二阶导数(功率)而言的校正表面的变化可直接根据所需的远心性校正(作为局部斜率中的相应变化)和辐射均匀性校正(作为功率中的相应局部变化)来计算。该计算还取决于校正器表面与像面之间的距离偏移。偏移距离组合校正器表面斜率的局部变化改变光束的重定向分段入射在像面上的位置。偏移距离组合校正器表面的斜率变化率的局部变化影响像面处的辐射变化的大小。一般而言，局部会聚的光束因变于离像面的偏移距离增大像面处的局部辐射，而发散光束因变于离像面的偏移距离减小像面处的局部辐射。按任一种方式，需要一定偏移距离来实现辐射的局部变化，而不需要偏移距离来实现远心性的局部变化。可对像面处的局部远心性或局部辐射分布作出改变的分辨率倾向于随着距离像面的偏移距离增大而减小，因为校正器板的任何一点处的光影响像面的面积增大。